NÁVRH OPTICKÉ PŘÍSTUPOVÉ SÍTĚ FTTX

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS NÁVRH OPTICKÉ PŘÍSTUPOVÉ SÍTĚ FTTX FTTX NETWORK DESIGN DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Bc. VLADIMÍR TEJKAL Ing. PAVEL REICHERT BRNO 2009

2 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav telekomunikací Diplomová práce magisterský navazující studijní obor Telekomunikační a informační technika Student: Bc. Vladimír Tejkal ID: Ročník: 2 Akademický rok: 2008/2009 NÁZEV TÉMATU: Návrh optické přístupové sítě FTTx POKYNY PRO VYPRACOVÁNÍ: Proveďte návrh optické přístupové sítě. Zvažte výhody a nevýhody možných připojení FTTx. Porovnejte jednotlivé topologie a standardy u optických sítí typu PON. Proveďte návrh modelu tohoto typu sítě v lokalitě s ohledem na návrhové postupy používané v praxi a doporučení ITU. Navrhněte možnosti dohledu navrhované sítě. DOPORUČENÁ LITERATURA: [1] KUCHARSKI, M., DUBSKÝ, P.: Měření přenosových parametrů optických vláken, kabelů a tras, MIKROKOM, Praha 1998 [2] PFEIFFER, Thomas, et al. OPTICAL FIBERS PAVE THE WAY TO FASTER BRODBAND ACCESS. In PFEIFFER, Thomas, et al. Alcatel Telecommunications Review. 2005th edition. [s.l.] : [s.n.], [2005]. s Termín zadání: Termín odevzdání: Vedoucí práce: Ing. Pavel Reichert prof. Ing. Kamil Vrba, CSc. Předseda oborové rady UPOZORNĚNÍ: Autor diplomové práce nesmí při vytváření diplomové práce porušit autorská práve třetích osob, zejména nesmí zasahovat nedovoleným způsobem do cizích autorských práv osobnostních a musí si být plně vědom následků porušení ustanovení 11 a následujících autorského zákona č. 121/2000 Sb., včetně možných trestněprávních důsledků vyplývajících z ustanovení 152 trestního zákona č. 140/1961 Sb.

3 Anotace 3 ANOTACE Hlavním cílem této diplomové práce bylo provést návrh optické přístupové sítě ve vybrané lokalitě. Úvod je zaměřen na fyzickou vrstvu sítě. Ta zahrnuje optická vlákna, optické kabely, konektory, optické odbočnice a další. Podle místa ukončení optického vlákna budou prostudovány nejvhodnější varianty připojení FTTx. Podle topologie rozlišujeme sítě Bod-Bod a Bod-Multibod. Sítě Bod-Bod jsou označovány také jako aktivní optická síť a pro každého uživatele mají vyhrazeno samostatné vlákno. Sítě Bod-Multibod označujeme jako pasivné optickou síť. V rámci pasivních optických sítí je definováno mnoho standardů, které budou v práci rozebrány. Pro danou lokalitu bude vybráno nejvhodnější řešení. Na závěr bude provedeno měření a zvážena možnost dohledu trasy. Před vlastním návrhem optické přístupové sítě jsem provedl názornou simulaci v programu OptSim. Provedená simulace pomohla prostudovat přenosové vlastnosti optických sítí v závislosti na fyzické architektuře. Obecně lze říci, že pro návrh vysokokapacitních sítí pro velké firmy bude vhodnější aktivní topologie, která poskytuje díky vlnovým multiplexům vysokou přenosovou kapacitu. Pro připojení v městských oblastech s velkým množstvím samostatných domů je vhodnější využití pasivní topologie. Pro návrh optické sítě byla vybrána lokalita s několika bytovými domy. U koncových zákazníků není kladen požadavek na vysoké přenosové rychlosti jako u velkých firem. Pro návrh byla zvolena síť FTTB, která je vhodná díky nízkým nákladům. Druhou variantou návrhu byla pasivní optická síť dle standardu GPON. Tento standard byl vybrán z důvodu vysokého dělícího poměru. Pro obě řešení byl vypracován kompletní návrh dle ITU-T i s podrobnou výkresovou dokumentací. Ve vybrané lokalitě bylo provedeno měření stávající optické sítě za účelem ověření možnosti rozšíření součastného řešení. Pro ukázku problematiky měření jsem provedl pomocí optického reflektometru několik náměrů přes optickou odbočnici s cílem dokázat nutnost měření již při výstavbě. Sítě FTTH získávají na popularitě stále více, ale cena je tu limitujícím faktorem. KLÍČOVÁ SLOVA: optická odbočnice, topologie přístupových sítí, aktivní optická síť, pasivní optická síť, standardy pasivních optických sítí, návrh optických sítí, simulace, měření

4 Abstrakt 4 ABSTRAKT The main goal of this diploma thesis was to implement the proposal of optical access networks in the selected location. Introduce is focused on the physical layer of network. This includes optical fibers, optical cables, connectors, optical splitters, and more. According to the place of termination of optical fiber will be studied best FTTx connections. According to network topology distinguished point to point and point to multipoint network. Networks points to point are also known as an active optical network and for each user are restricted to a separate fiber. Point to multipoint networks known as passive optical network. In terms of the PON is defined by many standards. For a selected location will be choice the most appropriate solution. Finally, the measurement will be made and will be considered for monitoring the route. Before the design of optical access networks, I made an illustrative simulation in program OptSim. Performed simulations helps to study the transmission characters of optical networks, depending on the physical architecture. In general, for the design of high-capabilities networks for large companies will be more appropriate active topology that provides due wavelength multiplexes high transmission capacity. To join in the urban areas with a large number of separate houses, it is more appropriate use of passive topology. For the design of optical networks has been selected location with multiple housing buildings. The end customer is not given the requirement for high data transfer rates as large companies. For the proposal was selected FTTB networks which is suitable because of lower costs. The second variant of the proposal was a passive optical network according to standard GPON. This standard was chosen because of the high splitting ratio. For both solutions was developed the entire proposal by ITU-T with a detailed drawing documentation. In the selected area was conducted measuring the optical networks in order to verify the possibility of extension actual solutions. For a sample issue of measurements, I made several measurements using optical reflectometer over an optical splitter in order to prove the need for measurements during construction. FTTH networks gaining in popularity more and more, but price is the limiting factor. KEYWORDS: optical splitter, access network topology, active optical network, passive optical networks, standards for passive optical networks, design of optical networks, simulation, measurements

5 TEJKAL, V. Návrh optické přístupové sítě FTTx. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, s. Vedoucí diplomové práce Ing. Pavel Reichert. 5

6 6 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že svoji diplomovou práci na téma Návrh optické přístupové sítě FTTx jsem vypracoval samostatně pod vedením vedoucího diplomové práce a s použitím odborné literatury a dalších informačních zdrojů, které jsou všechny citovány v práci a uvedeny v seznamu literatury na konci práce. Jako autor uvedené diplomové práce dále prohlašuji, že v souvislosti s vytvořením tohoto projektu jsem neporušil autorská práva třetích osob, zejména jsem nezasáhl nedovoleným způsobem do cizích autorských práv osobnostních a jsem si plně vědom následků porušení ustanovení 11 a následujících autorského zákona č. 121/2000 Sb., včetně možných trestněprávních důsledků vyplývajících z ustanovení 152 trestního zákona č. 140/1961 Sb. V Brně dne.. (podpis autora)

7 7 PODĚKOVÁNÍ Děkuji vedoucímu diplomové práce Ing. Pavlu Reichertovi za velmi užitečnou metodickou pomoc při měření a cenné rady při zpracování diplomové práce. Děkuji společnosti RSoft Design Group a Safibra za poskytnutí zkušební verze programu OptSim pro návrh a simulaci optických systémů. V Brně dne.. (podpis autora)

8 Obsah 8 OBSAH ÚVOD FYZICKÁ VSTVA SÍTĚ OPTICKÁ VLÁKNA SPOJOVÁNÍ VLÁKEN KABELY OPTICKÉ VLÁKNOVÉ ODBOČNICE VÝROBA PLC ODBOČNIC PARAMETRY PLC ODBOČNIC TECHNOLOGIE VÝSTAVBY MIKROTRUBIČKOVÁNÍ MIKROKABELÁŽNÍ SYSTÉM MCS MCS ROAD MCS DRAIN PŘÍSTUPOVÉ SÍTĚ FTTX OPTICKÁ DISTRIBUČNÍ SÍŤ ARCHITEKRURY FTTX FTTB OPTIKA K BUDOVĚ FTTH OPTIKA DO DOMU TOPOLOGIE OPTICKÝCH PŘÍSTUPOVÝCH SÍTÍ SÍTĚ BOD-BOD SÍTĚ BOD-MULTIBOD STANDARDY PON TELEKOMUNIKAČNÍ SLUŽBY DATOVÉ SLUŽBY HLASOVÉ SLUŽBY TELEVIZNÍ SLUŽBY MĚŘÍCÍ METODY PŘÍMÁ METODA REFLEKTOMETRICKÁ METODA MĚŘENÍ PON SÍTÍ SIMULACE SÍTĚ POMOCÍ PROGRAMU OPTSIM POROVNÁNÍ SÍTÍ P2P A P2MP VÝSLEDKY SIMULACE ZHODNOCENÍ SIMULACE PROJEKTOVÁ DOKUMENTACE SITUACE FTTB POPIS TRASY TECHNICKÉ ŘEŠENÍ POUŽITÉ TECHNOLOGIE...51

9 Obsah SITUACE FTTH POPIS TRASY TECHNICKÉ ŘEŠENÍ POUŽITÉ TECHNOLOGIE PŘECHOD NA TOPOLOGII BOD-BOD MĚŘENÍ OPTICKÉ TRASY POŽADAVKY NA MĚŘENÍ SÍTĚ FTTB POŽADAVKY NA MĚŘENÍ PRO GPON PRAKTICKÁ ČÁST MĚŘENÍ MONITOROVÁNÍ SÍTĚ ZÁVĚR...70 POUŽITÁ LITERATURA...72 SEZNAM ZKRATEK...73 SEZNAM VÝKRESOVÉ DOKUMENTACE...74

10 Seznam obrázků 10 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1.1: Přenosová pásma...12 Obr. 1.2: Typy konektorů...14 Obr. 1.3: Možnosti realizace optických odbočnic...16 Obr. 3.1: Příslušenství optických sítí...23 Obr. 3.2: Architektury FTTx sítí...25 Obr. 3.3: Topologie Bod-Bod...28 Obr. 3.4: Topologie Bod-Multibod...29 Obr. 3.5: Používané vlnové délky u standardů EPON a GEPON...32 Obr. 4.1: Distribuce TV signálu v sítích FTTH...36 Obr. 5.1: Měření zpětného směru ze strany ONT...41 Obr. 6.1: Síť s topologií P2P...43 Obr. 6.2: Síť s topologií P2MP...44 Obr. 6.3: Spektrum vysílače...44 Obr. 6.4: Přijaté spektrum P2P a P2MP...45 Obr. 6.5: Diagram oka P2P a P2MP...45 Obr. 6.6: Průběh útlumu trasy P2P a P2MP...45 Obr. 7.1: Přehledová situace...47 Obr. 7.2: Vedení mikrotrubiček FTTB...49 Obr. 7.3: Vedení vláken...50 Obr. 7.4: Příklad ukončení vláken...50 Obr. 7.5: Útlum trasy FTTB...52 Obr. 7.6: Vedení mikrotrubiček FTTH...54 Obr. 7.7: Propojení vláken v RSU...55 Obr. 7.8: Útlum trasy FTTH...59 Obr. 8.1: Konfigurace při měření optické odbočnice...64 Obr. 8.2: Měření OLT -> ONT 1310 nm...65 Obr. 8.3: Měření ONT -> OLT 1310 nm...66 Obr. 8.4: Měření ONT -> OLT 1550 nm...66 Obr. 8.5: Měření ONT -> OLT 1625 nm...67

11 0 Úvod 11 ÚVOD Úkolem diplomové práce je provést komplexní rozbor návrhu optické přístupové sítě ve vybrané lokalitě. Celá problematika návrhu bude stavět na fyzické vrstvě. Ta zahrnuje v našem případě optická vlákna, optické kabely, konektory, optické odbočnice a další. Při výstavbě optických sítí je možné se setkat s různými metodami výstavby od klasické zemní pokládky, přes technologii mikrotrubičkování až po speciální mikrokabelážní systémy. Podle místa ukončení optického vlákna budou zváženy nejvhodnější varianty připojení FTTx. V přístupových sítích máme možnost volby několika topologií a v rámci pasivních optických sítí také několika standardů. V rámci navrhnuté sítě je nutné provést měření základních parametrů a proto budou uvedeny hlavní měřící metody. Přenos informace se postupem času vyvíjel od kurýrních služeb, přes noviny, telegraf a telefon až do dnešní podoby využívající televize, faxů, počítačových sítí, satelitů a v neposlední řadě komunikaci po optickém vlákně. V počátcích vývoje dosahovala optická vlákna vysokého útlumu a i později, když se tento nedostatek podařilo odstranit, se vyžívala především v dálkových trasách kvůli značným pořizovacím nákladům. Dnes je však situace mnohem příznivější a optická vlákna pronikají stále hlouběji ke koncovému uživateli. Optická vlákna jsou schopna poskytnout nesrovnatelně vyšší přenosovou kapacitu v porovnání s metalickými sítěmi. Z toho důvodu jsou optické sítě velmi perspektivním řešením do budoucna. Z pohledu výroby, kdy se stále ztenčují celosvětové zásoby mědi, je výroba optického vlákna z křemičitého skla levnou záležitostí. Optické systémy jsou velice odolné proti odposlechu, protože je problém z vlákna vyvázat a detekovat svazek světla. Optické kabely mají menší průměr a vetší pevnost v tahu než metalické kabely. Díky nízkému vložnému útlumu dovolí optická vlákna přenosy na dlouhé vzdálenosti. Správně instalovaná optická sít nevyžaduje prakticky žádnou údržbu. To je několik výhod, díky nimž se optická vlákna začínají stále více prosazovat v přístupových sítích. Pokud si před pár lety domácnosti vystačily s telefonním internetovým připojením, dnes je situace odlišná. Pokud budeme chtít poskytovat kvalitní vysokorychlostní služby a video ve vysokém rozlišení na několika zařízeních součastně, budeme k tomu potřebovat vhodné přenosové prostředí. Jako ideální volba se jeví připojení FTTH se zavedením optického vlákna až ke spotřebiteli. V našich podmínkách si zatím vystačíme s připojením typu FTTB, které poslední metry realizuje metalickým kabelem. V současné době se jedná o nejlepší řešení v poměru cena/výkon.

12 1 Fyzická vstva sítě 12 1 FYZICKÁ VSTVA SÍTĚ Fyzická vrstva je nejnižší vrstva modelu ISO/OSI a definuje prostředky pro přenos jednotlivých bitů. Složitější datové struktury jsou pak definovány na vyšších vrstvách. V optických sítích je na fyzické vrstvě definována podoba přenášeného signálu. Specifikuje prostředky pro přenos optického signálu od zdroje záření, přes mechanické vlastnosti konektorů a kabelová vedení včetně doporučených délek, až po detektory záření. Fyzická vrstva zahrnuje volbu uspořádání (Bod-Bod, Bod-Multibod) a topologii (sběrnice, hvězda, kruh, ). 1.1 Optická vlákna Optická vlákna přenáší světelný signál v širokém spektru vlnových délek. Ne všechny jsou však pro přenos vhodné. Pokud předpokládáme světelné spektrum nm, definujeme v něm tzv. telekomunikační okna, tedy vlnové délky vhodné pro přenos. Tyto oblasti vykazují nejnižší útlum. V současné době se přenos uskutečňuje především v pásmu vlnových délek nm. Závislost útlumu na vlnové délce této oblasti je vidět na Obr V okolí 1400 nm je zvýšená hodnota útlumu, ale ta se podařila konstrukčně snížit a vzniklo tak široké spektrum vhodné pro přenos. Obr. 1.1: Přenosová pásma Optická vlákna můžeme rozdělit do dvou skupin podle jejich průměru jádra na mnohovidová a jednovidová. U obou typů je průměr pláště stejný, a to 125 μm. Mnohovidová vlákna mají průměr jádra 50 μm (62,5 μm v USA) dle doporučení G.651. Dělíme je dále na gradientní s plynulou změnou indexu lomu a stepindex se skokovou změnou indexu lomu. Tato vlákna se používají nejčastěji na vlnové délce 830 nm nebo 1300 nm. Útlum vlákna pro vlnovou délku 850nm je maximálně 4dB/km, pro vlnovou délku 1300nm je maximálně 2dB/km. Výhodu těchto vláken je jejich nízká cena, nenáročná výroba, jednoduchá

13 1 Fyzická vstva sítě 13 montáž a snadné navázání světla do vlákna. Nevýhodou je však zkreslení signálu na výstupu vlákna, ke kterému odchází vlivem rozdílných drah šíření paprsku v jádře. Toto zkreslení je označováno jako vidová disperze. Potlačení vidové disperze docílíme použitím jednovidových vláken, kdy se jádrem o průměru 9 μm šíří pouze jeden dominantní vid. Jejich výroba a montáž je sice náročnější, ale to je cena za výhodnější přenosové parametry. Tato vlákna jsou v součastné době hojně využívána pro vysokorychlostní páteřní trasy. [3], [8] V nově budovaných přístupových sítích je v dnešní době hojně využíváno vlákno dle doporučení ITU-T G.657 optická vlákna se sníženou citlivostí na ohyby vlákna v přístupových telekomunikačních sítích. Toto vlákno je zvláště vhodné pro přístupové optické sítě, kde jsou na kabely a vlákna kladeny náročnější požadavky. Kabely jsou jednak instalovány v rozvaděčích ve větším počtu, v budovách dochází k mnoha ostrým ohybům. Zacházení s kabely je dosti neodborné, zvláště v případě používání samotnými uživateli. Toto dalo popud výrobcům vyrábět odolnější optická vlákna, která usnadní práci technikům a odolají nešetrnému zacházení zákazníků. U těchto vláken nejsou specifikovány hodnoty chromatické a polarizační disperze, protože se předpokládá jejich nasazení na krátké vzdálenosti v přístupových sítích, kde nebudou hodnoty nikdy kritické. Vlákno G.657 najde uplatnění v přístupových sítích nejen díky nízké citlivosti na ohyb, ale je plně kompatibilní s konvenčními vlákny dle ITU-T G.652.D. To znamená, že při svařování mezi těmito vlákny nedojde k zvýšení útlumu sváru.[6] 1.2 Spojování vláken Optická vlákna jsou vyráběna v určitých délkách a proto nastane situace, kdy je potřeba jednotlivé části spojovat. U optických systémů se setkáváme se dvěma druhy spojení, rozebíratelné a nerozebíratelné. V případě spojování dlouhých úseků trasy půjde o svařování, tedy nerozebíratelné spojení. Útlum sváru by neměl překročit hodnotu 0,1 db. Na konec každé takové trasy je následně umístěn konektor, který poskytuje snadnou montáž do potřebného zařízení, jde o rozebíratelné spojení. Na veškerá spojení jsou kladeny vysoké nároky na provedení, protože i malé nepřesnosti mohou navyšovat útlum celé trasy. Z hlediska realizace přístupových sítí a jejich pozdějšímu měření nás bude zajímat spojování pomocí konektorů. Toto spojení je hlavně využíváno v ústřednách k připojení vlákna do koncových zařízení a k propojení mezi aktivními prvky. Konektory rozlišujeme pevné a rozebíratelné. U pevných konektorů je vlákno vlepeno do ferule, zalomeno a následně je zabroušeno jeho čelo. Úprava čela má vliv především na útlum odrazu (RL Return Loss).

14 1 Fyzická vstva sítě 14 Pokud uvažujeme typ konektoru FC-PC (Fibre Connector Physical Contact), pak se RL pohybuje kolem 50 db. V případě konektoru FC-APC (FC Asymetric PC), kdy je čelo zaleštěno pod úhlem 8, je dosaženo RL až 70 db. Na Obr. 1.2 jsou zobrazeny různé typy konektorů. Obr. 1.2: Typy konektorů Konektor E2000 je používán například společností Telefónica O2. Jde o vysoce kvalitní konektor s integrovanou protiprachovou krytkou, která také zabraňuje vyzařování optického výkonu nezapojeného konektoru. Využití má především na dálkových trasách a ve WAN sítích. Vložný útlum (IL Insertion Loss) je pod 0,2 db a RL kolem 60 db. ST konektor má bajonetové uchycení. Donedávna byl hojně využíván v LAN sítích pro svojí nízkou cenu. Konektor SC nahradil starší variantu ST. Uplatnění má především v LAN sítích často v duplexním provedení. Konektor FC je šroubovací a využívá se v sítích WAN i LAN a na měřících zařízeních. Konektor LC patří mezi nejkvalitnější miniaturní konektory pro optická vlákna. Je určen k zakončení optických vláken v rozvaděčích a pro připojení aktivních prvků pro vysokorychlostní přenosy. Nejčastěji se vyskytuje v duplexním provedení. Hodnoty útlumů má podobné jako konektor E Kabely Samotná optická vlákna jsou velmi křehká a proto musí být vhodným způsobem chráněna proti poškození. Jako nejvhodnější řešení je zabudování vlákna do kabelu. V takovémto optickém kabelu může být umístěna až stovka vláken. Na vlákno je nejprve při výrobě nanesena primární ochrana. Při výrobě kabelu se následně nanese sekundární ochrana, která může být realizována jako těsná nebo volná. Těsná ochrana je obvykle tvořena tvrdou plastickou hmotou. Volná ochrana je tvořena dutinou většího průměru, do které je vloženo vlákno, prostor kolem vlákna bývá zpravidla vyplněn gelem. V jedné dutině může být i více vláken. Sekundární ochrana zabraňuje vzniku mikroohybů a z nich plynoucích ztrát.[10]

15 1 Fyzická vstva sítě 15 Následně jsou podle podmínek, ve kterých se kabel bude vyskytovat, nanášeny další ochranné vrstvy. Pro vnitřní rozvody je určen staniční kabel s vlákny AllWave (Zero Water Peak), která mají nízký obsah hydroxidových iontů a jsou vhodná pro použití i v pásmu 1400 nm. Nejmenší kabel s průměrem do 2 mm je využíván v rozvaděčích, kde se předpokládá vysoký počet těchto kabelů. Instalace od rozvaděče ke koncovým zařízením je prováděna kabely o průměru do 3 mm a to v nehořlavém provedení s vlákny dle doporučení ITU T G.652.D a G.657.A. Výhodou těchto vláken je vysoká odolnost vůči ohybům. V přístupových sítích jsou využívány vysokokapacitní kabely většinou v Ribbonovém provedení pro podzemní uložení. Jako další varianta může být využit samonosný kabel, který je schopen překlenout vzdálenost až 1000 m bez nutnosti přídavných závěsných prvků. Pro metropolitní sítě je možné použít kabel od 12 až do 300 vláken, podle požadavku na kapacitu trasy. I v případě kabelu s 300 vlákny je jeho průměr pouhých 6,5 mm. Kabely pro metropolitní sítě až po staniční kabely jsou taktéž vhodné pro zafukování do mikrotrubiček. Samotnou oblast tvoří kabely pro propojování v rozvaděčích. Takový kabel je označován jako patchcord. Jedná se o kabel, který je na obou koncích zakončen konektorem. Délka a typ konektoru jsou volitelné, podle konkrétního zapojení. Kabel označovaný jako pigtail je na jednom konci osazen konektorem a druhý konec je volný a slouží k navaření vlákna. To přináší značné urychlení montáže, protože v terénu je problematické usadit kvalitně konektor na vlákno. 1.4 Optické vláknové odbočnice Pokud realizujeme síť s více účastníky, musíme se rozhodnout jakou přenosovou technologii zvolíme, zda se bude jednat o aktivní nebo pasivní optickou síť. V případě pasivní optické sítě musíme řešit problém, jak rozdělit signál z jednoho vlákna od poskytovatele do více směrů. Zařízení, které takovéto rozbočení umožňuje se nazývá PLC Splitter (Planar Lightwave Circuits), neboli optická odbočnice. S rostoucím počtem pasivních optických sítí se dostává do popředí technologie planárních odbočnic (PLC Splitter Planar Lightwave Circuits). Jedná se o pasivní součástky, takže nevyžadují žádné napájení Výroba PLC odbočnic V první fázi výroby jsou ze skla o tvaru válce nařezány kruhové destičky. Ve druhé fázi se pomocí fotolitografie vyrobí maska, na které jsou vyznačeny budoucí cesty. Ve třetí fázi jsou skleněná destička s maskou umístěny do lázně s obsahem stříbra a pomocí teplotních gradientů dochází k výměně molekul sodíku a stříbra a na povrchu skleněné destičky se začíná vytvářet jádro budoucího jednovidového vlákna. Plášť, jaký je u jednovidových vláken, zde reprezentuje

16 1 Fyzická vstva sítě 16 skleněná destička. Plně kruhový vlnovod se vytváří v další lázni s obsahem sodíku při působení teplotních gradientů a elektrického pole. Celý kruhový vlnovod je zanořen jen 13 μm pod povrch, tím je však vytvořen i plášť kolem celého jádra a hloubka tohoto zanoření je dostatečná na to, aby nedocházelo k efektu parazitních vlnovodů vlivem zvýšené vlhkosti. Ve výsledku máme vytvořený plně kruhový vlnovod o průměru 9 μm, jako je tomu u jednovidového vlákna. Ve čtvrté fázi je vytvořeno vstupní a výstupní vláknové pole pro připojení jednovidových vláken k samotné skleněné destičce. Vláknové pole je také skleněná destička, ve které jsou vyřezány V- drážky pro zakládání jednotlivých jednovidových vláken. Založení vlákna musí být v drážce velice přesné a před konečným připojením vláknového pole ke skleněné destičce, musí být proměřena geometrie a musí být dodržena tolerance vyosení vlákna vůči kruhovému vlnovodu ve skleněné destičce. Proces výroby je velmi obtížný, pokud vezmeme v úvahu, že již dnes mohou mít odbočnice až 128 výstupů a musí dojít k přenému spojení jádro na jádro u každého jednovidového vlákna, aby byl zaručen stejný útlum na každém kanálu. Přesnost tohoto spojení definuje parametr uniformity. [10] Parametry PLC odbočnic PLC odbočnice se rozdělují podle dělícího poměru vždy 1:x (kde x = 2, 4, 8, 16, 32, ). Vložný útlum roste se zvyšujícím se počtem dělení, jak ukazuje Tab Kromě klasického dělení je možnost umístění více odbočnic 1:2 do jednoho čipu, což přispívá ke snížení nákladů. Dále je možné vyrobit i asymetrické odbočnice 1:3 s výkonovým poměrem 80:10:10, ale i jiným podle přání zákazníka. Různé možnosti realizace jsou na Obr Obr. 1.3: Možnosti realizace optických odbočnic Důležitým parametrem odbočnic je šířka pásma, pro kterou je garantována určitá hodnota útlumu, to bývá obvykle pro pásmo nm. Hodnota útlumu by měla být garantována také pro celý rozsah pracovních teplot. Parametr uniformity nám zde definuje rozdíl mezi minimálním a maximálním útlumem pro všechny výstupní kanály v celém pásmu vlnových délek.

17 1 Fyzická vstva sítě 17 Dnes je nejvyužívanější dělící poměr 1:8, tyto součástky mají útlum 9,8 db a uniformita je tu 1 db. Parametry pro další dělící poměry jsou uvedeny v Tab Je možné realizovat odbočnice s dělícím poměrem až 1:128, ale tyto projekty jsou zatím ve stádiu vývoje. Zde je předpokládaná hodnota útlumu až 25,3 db. Tato hodnota může na první pohled připadat dosti vysoká. Jsou však již realizované projekty, kde se používalo kaskádní zapojení odbočnic s dělícími poměry 1:8, 1:8 a 1:2, čímž se dostáváme na podobnou hodnotu útlumu a přenosy bezproblémově fungují, protože citlivost detektorů je dnes tak kvalitní, že dokážou rozpoznat i signál o úrovni 0 dbm. Dělící poměr 1:2 1:4 1:8 1:10 1:16 1:32 1:64 1:128 Útlum [db] 3,9 7,4 10, ,1 17, ,3 Uniformity [db] 0,5 0,9 1 1,2 1,3 1,6 2 2,8 Utlum odrazu [db] 55 Vlnové délky [nm] a Tab. 1.1: Parametry optických odbočnic U optických odbočnic je důležité také sledovat jejich dlouhodobou spolehlivost. Údaje o spolehlivosti se udávají v jednotkách FIT (Failures In Time) a udává vlastně poruchy v čase. Jednotka FIT je definována jako 1 chyba na 10 9 provozních hodin. Pokud tedy máte v síti nainstalováno pasivních odbočnic a tuto síť provozujete jeden rok, pak se snadno dopočítáme, že máme 8,76*10 7 (= součástek * 365 dní * 24 hodin) provozních hodin. A pokud výrobce udává hodnotu FIT = 300, pak jednoduše vypočítáme, že za roční provoz nám z součástek přestane fungovat 26 (= (300 *8,76*10 7 ) / 10 9 ). V praxi je hodnota FIT deklarována podstatně nižší. Výhodou použití pasivních odbočnic je jejich vysoká spolehlivost, malé rozměry, nízká cena v přepočtu na jednotlivé zákazníky v případě vyšších dělících poměrů. Jelikož jde o pasivní prvky bez nutnosti napájení, mohou být umístěny prakticky kdekoli na trase, bez nutnosti budovat rozvodné stanice. Nevýhodou oproti aktivním prvkům je to, že neumožňují vzdálenou správu s možnostmi nastavení a monitorování. [10]

18 2 Technologie výstavby 18 2 TECHNOLOGIE VÝSTAVBY Při výstavbě metropolitních sítí mohou být kabely ukládány přímo do země. Tato metoda není příliš vhodná, pokud dojde k porušení kabelu. Mnohem lepší řešení poskytuje systém multikanálů. Kanály jsou vyráběny z vysokohustotního polyetylénu a jeho přednosti jsou ve snadné manipulovatelnosti a jednoduché montáži. Délka jednoho segmentu je kolem 1067 mm a jednotlivé díly jsou utěsněny pryžovým těsněním a spojeny čtyřmi pružnými ocelovými sponami. Segmenty jsou vyráběny s kapacitou od 4 do 9 otvorů a umožňují snadné odbočení z trasy. Pokud je potřeba provádět na trase ohyby, musí být použity zkrácené multikanály délky 305 mm. Po určitém počtu segmentů se umisťuje kabelová komora, která slouží k přístupu do vybudované trasy a při potřebě navýšit počet kabelů nejsou nutné další výkopové práce. Další možností výstavby trasy jsou nadzemní vedení. Ta jsou budována převážně na sloupech trakčního vedení dopravních podniků. Používají se speciální samonosné kabely s centrálním ocelovým prvkem. Nadzemní vedení poskytuje velmi rychlý způsob výstavby při výrazných finančních úsporách a nachází využití především v přístupových sítích. Mezi nové technologie výstavby pro přístupové sítě se řadí mikrotrubičkování a mikrokabelážní systémy MCS (Micro Cabling Systems), konkrétně MCS Road a MCS Drain. 2.1 Mikrotrubičkování Mikrotrubičkování je efektivní technologie výstavby přístupových a metropolitních optických sítí. U konvenčních optických sítí musíme před pokládkou vhodně zvolit kapacitu optického kabelu s dostatečnou rezervou. Při mikrotrubičkování není optický kabel uložen přímo do země, ale nejprve je položena ochranná HDPE trubka obvykle o průměru 40/33 mm. Trubky jsou vyrobeny z vysokohustotního polyethylenu (HDPE) s nízkým koeficientem tření a vysokou mechanickou pevností. Do takto připravené trasy můžeme uložit libovolný počet optických kabelů. Do HDPE trubky se pomocí speciálního zařízení zafukují speciální optické mikrokabely s průměrem do 10 mm, nebo svazky trubiček o průměru maximálně 12/10 mm, do kterých se následně zafukují další mikrokabely. Tímto způsobem můžeme v jedné HDPE trubce vybudovat značné množství na sobě nezávislých optických tras. Ochranná HDPE trubka umožňuje snadné vybočení nebo navázání mikrotrubiček pomocí odbočných členů tvaru T a Y. Díky tomu odpadá potřeba použití optické odbočné spojky na trase. V jedné HDPE trubce může být realizována jak páteřní trasa, tak připojení koncových zákazníků. Do již funkční trasy je možné zafouknout další mikrotrubičky a mikrokabely a navýšit tak kapacitu sítě bez nutnosti přerušení provozu.

19 2 Technologie výstavby 19 Kromě klasické metody zafukování je možné použít při pokládce trubičkové řešení pro přímou pokládku do země. Rozlišujeme dvě základní varianty. První z nich je označována jako MULTIDUCTY Direct Bury. V principu jde o HDPE silnostěnnou trubku s tenkostěnnými trubičkami, které jsou instalovány již před vlastní pokládkou. Trubičky mají standardně průměr 5/3,5 mm a jejich počet může být od 4 do 24 kusů s kapacitou od 48 do 384 vláken. Výhodou tohoto řešení je množství variant a odolná konstrukce. Problém nastává při odbočování trubek, kdy se používají komplikované odbočné členy. U nich je potřeba zajistit dostatečnou těsnost a tím roste i cena. Druhou metodou přímé pokládky jsou rukávy s tlustostěnnými trubkami. Rukávy tvoří jen velmi slabý obal a slouží k udržení svazku trubiček pohromadě. Počet a průměr trubiček se liší podle potřebné kapacity vláken. Konkrétně 9 trubiček s průměrem 12/8 mm umožňuje instalovat až 864 vláken. Vnitřní průměr tlustostěnných trubiček je shodný s klasickými kvůli vzájemné kompatibilitě a jsou vhodné pro instalaci pouze jednoho mikrokabelu. Toto řešení má výhodu ve snazší instalaci. Pro zafukování trubiček do ochranné HDPE trubky se používá zařízení SuperJet. Zařízení MikroJet slouží pro zafukování mikrokabelů do mikrotrubiček. Vzdálenost dosahovaná při zafukování se liší podle typu optického mikrokabelu a průměru mikrotrubičky. Např. pro mikrotrubičku průměru 7/5,5 mm je vzdálenost pro 12 vláknový kabel v rozmezí m a pro 24 vláknový kabel v rozmezí m. Na trhu je nepřeberné množství mikrotrubiček a mikrokabelů, jejich stručný výčet je uveden v Tab U příslušné mikrotrubičky je uveden i mikrokabel vhodný pro zafouknutí. Snadno se pak dá dopočítat, že pokud zafoukneme do HDPE trubky 40/33 mm čtyři mikrotrubičky 12/10 mm s mikrokabely po 96-ti vláknech a jednu mikrotrubičku 10/8 mm s mikrokabelem s 72 vlákny, dokážeme vybudovat například páteřní trasu o kapacitě 456 vláken. Rozměry trubičky Mikrokabel Vnější průměr [mm] Vnitřní průměr [mm] Vnější průměr [mm] Počet vláken ,0 9, ,8 6, ,5 3,9 / 2,0 2, / 4 24 (Ribbon) 5 3,5 1,4 1, ,5 do 1,0 2 4 Tab. 2.1: Mikrotrubičky a mikrokabely Konstrukce mikrokabelů je různá a liší se zejména podle oblasti použití. K připojení koncových zákazníků slouží nejčastěji přístupové svazky s 2 12 vlákny a instalují se do trubiček o průměru 3/2,1 mm. Mikrokabely jsou většinou v suchém provedení a jednotlivá vlákna jsou buď oddělena nebo v Ribbonovém provedení. Pro metropolitní sítě se využívají suché Ribbonové kabely se 72 nebo 96 vlákny, vhodné pro zafukování do mikrotrubiček o průměru

20 2 Technologie výstavby 20 12/10 mm. Vysokou kapacitu vláken nabízí Loose Tube mikrokabely střední konstrukce. Mikrokabel obsahuje několik trubiček v nichž jsou umístěny oddělené svazky vláken. Mikrokabel MiDia má průměr 8,4 mm při 72 vláknech v 6 oddělených trubičkách a největší kapacitu poskytuje mikrokabel s 300 vlákny a průměrem 14,4 mm. Kabely střední konstrukce o průměru větším něž 10 mm jsou zafukovány přímo do HDPE trubky. K němu je možné zafouknout několik mikrotrubiček s mikrokabely a vytvořit tak jak páteřní, tak přístupovou část sítě. Mikrokabely mají díky malému průměru a nízké hmotnosti výborné vlastnosti pro zafukování. Mikrotrubičkování umožňuje značné navýšení přenosové kapacity stávajících optických tras bez nutnosti přerušení jejich provozu. Samozřejmostí je bezproblémová kompatibilita s konvečními optickými sítěmi. Díky snadnému vybočení se zjednoduší možnosti křížení několika tras a minimalizuje se počet svárů optických vláken. Technologie mikrotrubičkování umožňuje rychlou výstavbu optických sítí s výraznou minimalizací zřizovacích nákladů. 2.2 Mikrokabelážní systém MCS Finančně a časově nejnáročnější je při budování optických sítí samotný výkop a následná úprava terénu. Dochází především k omezení plynulosti silniční dopravy, pohybu obyvatel a poškozování životního prostředí. S novou metodou instalace optických kabelů přišla společnost Siemens a je označována jako mikrokabelážní systémy MCS. Tento koncept optické kabeláže odstraňuje jmenované nevýhody konvenčních optických sítí. Své uplatnění nachází především při výstavbě nových přístupových sítí, areálových lokálních sítí, metropolitních sítí, ale také i rozsáhlých sítí WAN. Systém MSC slouží také k rozšiřování stávajících sítí a je možné jej kombinovat s konvenčními optickými sítěmi. Umožňuje rychlou a levnou instalaci optických kabelů ve vozovkách a chodnících (MSC Road) nebo potrubích odpadních vod (MCS Drain). U obou těchto konceptů není potřeba provádět žádné výkopové práce a doba pokládky se z týdnů zkrátí na dny MCS Road Mikrokabelážní systém MCS Road je určený pro uložení speciálního optického mikrokabelu ve vozovce, chodníku a jiných zpevněných površích z betonu, asfaltu, dlažby. Nejprve je vyfrézována a vybroušena drážka o šířce kolem 10 mm a hloubce mm. Ta je pečlivě očištěna od nečistot např. horkým vzduchem nebo proudem vody vháněným do drážky pod tlakem. Optický mikrokabel je pokládán do drážky a přítlačným kotoučem dotlačen až na dno. Na mikrokabel je pak dotlačena šňůra z pěnového polyetylénu, která slouží jako výplň s tepelně izolačními vlastnostmi a následně je pak položena šňůra z mechové pryže sloužící jako

21 2 Technologie výstavby 21 přítlačný prvek. Zbylý prostor drážky je pak vyplněn asfaltem. Pokud je pokládka prováděna do chodníků, využívá se prostoru mezi obrubníkem a deskou chodníku. Využívá se stejný postup jako při pokládce na silnicích, ale přináší to řadu výhod. Nedochází k omezení silničního provozu, obrubník slouží jako mechanické ochrana mikrokabelu a vymezuje průběh trasy. Pro systémy MCS Road se využívají speciální mikrokabely. Optický kabel je tvořen měděnou silnostěnnou trubičkou o průměru 5 mm, která je vyplněna pružnou plnící hmotou a tixotropním gelem pro zabránění síření podélné vlhkosti. Měděná trubička je chráněna polyetylénovým pláštěm a její vnější průměr je přibližně 7 mm. Vlákna mohou být mnohovidová nebo jednovidová (nejčastěji dle doporuční ITU-T G.652) a jejich počet může být od 12 do 144 vláken. Při větším počtu jsou vlákna sdružována do oddělených svazků po dvanácti vláknech. Kabel je odolný proti příčnému tlaku a korozi a má dobré tepelné vlastnosti. Mikrokabel se dá snadno tvarovat, aniž by se zlomil, ovšem za podmínky minimálního poloměru ohybu 70 mm MCS Drain Mikrokabelážní systém MCS Drain je určený pro uložení optického mikrokabelu do kanalizačních systémů nebo potrubí odpadních vod. Ve vrchní části přístupu do kanálové šachty jsou namontována ocelová oka a na spodní hranu se montují kluzná plastová vodítka. Mikrokabel se protahuje vždy mezi dvěmi přístupovými šachtami vzdálenými asi 50 m. Nejprve je šachtou protažena vysokotlaká hadice, která slouží k očištění stěn potrubí. Jakmile se dostane k následujícímu přístupu, je přívod vody uzavřen, na konec hadice je připevněn mikrokabel a hadice se navine zpět. Mikrokabel se pak na obou koncích v přístupových šachtách napne tahovou silou až N a zafixuje pomocí spirálových kotevních svorek navinutých na pancíř mikrokabelu. Pro systém MCS Drain je potřeba také využít speciální mikrokabely. Ty jsou tvořeny hliníkovou silnostěnnou trubičkou o průměru 6 mm. Vnitřní uspořádání trubičky, použitá vlákna i výplně jsou shodné s mikrokabely pro systém MCS Road. Rozdíl je ve vnějším plášti, kdy je hliníková trubička opancéřována souvislou vrstvou hliníkových drátů. Pancíř slouží k zachycení tahové síly a ochraně proti hlodavcům. Na pancíř je ještě nanesena vrstva PE izolace a průměr celého kabelu je poté kolem 11 mm. Pro spojování mikrokabelů slouží tlakově vodotěsná spojka z nerezové oceli. Díky husté sítí kanalizačních potrubí je možné vybudovat rozsáhlou telekomunikační síť ve městech a přilehlých oblastech. Realizace je rychlá, finančně nenáročná a MCS systémy je možné kombinovat s konvenčními optickými sítěmi.[9]

22 3 Přístupové sítě FTTx 22 3 PŘÍSTUPOVÉ SÍTĚ FTTX V posledních letech se ve světě telekomunikací dostávají do popředí širokopásmové služby. Jedná se o vysokorychlostní datové služby, televizní vysílání a telefonní služby přes protokol IP. Tato kombinace je souhrnně označována jako Triple Play. Většina poskytovatelů nabízí tuto kompletní nabídku služeb ve formě balíčků. Pokud ovšem chceme provozovat síť s kvalitními širokopásmovými vlastnostmi, pak stávající metalické sítě nebudou v budoucnu kapacitně dostačovat. Jako řešení připadá v úvahu využití optických kabelů, které tvoří převážnou část páteřních sítí a dosahují přenosových rychlostí v řádech desítek Gbit. Jedinou překážkou, proč nejsou optické kabely instalovány v přístupových sítích ve větší míře, jsou vysoké pořizovací náklady a náročnější montážní postupy. V současné době poskytovatelé nenabízí takové služby, které by vyžadovaly linku zvládající gigabitové přenosové rychlosti. Stále tedy vystačí metalické sítě, které díky novým modulačním technikám umožní přenášet data vysokou rychlostí na malé vzdálenosti. Konkrétně u přípojky ADSL 2++ může být do vzdálenosti 500 m dosaženo přenosové rychlosti až 45 Mbit/s v dopředném směru a 1,5 Mbit/s pro zpětný směr. Technologie VDSL umožňuje teoreticky dosáhnout přenosové rychlosti 100 Mbit/s na vzdálenost do 100 m. Ovšem se zvyšujícími se nároky na přenosovou kapacitu u služeb jako HDTV a online her, je jen otázkou času, kdy optické sítě nahradí metalická vedení. Proto je na zřizovateli, jakou technologii zvolí z pohledu budoucí návratnosti investice. 3.1 Optická distribuční síť V optických přístupových sítích se vyskytuje mnoho aktivních a pasivních zařízení, některé z nich jsou zobrazeny na Obr Některá aktivní zařízení pracují na vyšších vrstvách modelu ISO/OSI a poskytují např. funkce pro směrování a zabezpečení přenášených dat. Ve funkci síťového rozhraní mezi telekomunikační a přístupovou sítí se používá optické linkové zakončení OLT (Optical Line Terminal). Koncovými zařízeními potom mohou být optické ukončovací jednotky ONU (Optical Network Unit) a optické ukončovací terminály ONT (Optical Network Terminal). ONT se umisťuje vně domu nebo do bytu a slouží jako koncový prvek pro převod optického signálu na elektrický. Umožňuje připojit telefon, počítače a TV. Označení ONU je užíváno ve spojení se sítěmi FTTB a jedná se například o domovní rozvaděč ve kterém dojde k převodu optického signálu na elektrický. Tomuto zařízením se říká media konvertor a jedná se o nejjednodušší aktivní prvek. Základní konvertor funguje tak, že nejprve přijme paket, uloží do vyrovnávací paměti, kde zkontroluje hlavičku a pošle ho dál. Složitější konvertory umožňují vzdálenou správu a monitorování trasy. Složitějšími aktivními prvky jsou například

23 3 Přístupové sítě FTTx 23 přepínače. Ty mohou být plně optické pro sítě FTTH, nebo osazeny ethernet porty a media konvertorem pro sítě FTTB. Soubor optických přenosových prostředků mezi OLT a ONU/ONT se nazývá optická distribuční síť ODN (Optical Distribution Network). Při pokládce jsou optické kabely uloženy přímo do země nebo jsou vedeny v multikanálech. Ty slouží především jako mechanické ochrana kabelů. Multikanály nachází uplatnění především při výstavbě metropolitních sítí. Obr. 3.1: Příslušenství optických sítí Pokud na trase dochází ke spojení kabelů, je nutné svařená vlákna patřičně chránit proti vnějším vlivům. Kabel je proto umístěn v optické spojce, kde je pevně fixován proti vytržení a utěsněn proti vniknutí vody teplem smrštitelnými kabelovými prostupy. Uvnitř jsou z kabelu odstraněny veškeré ochranné prvky, aby mohla být svařena jednotlivá vlákna. Spojka je vybavena kazetami pro umístění svařených vláken, kapacita se odvíjí od konkrétní situace. Základní varianta umožňuje uložit do 24 svárů se 4 kabelovými prostupy a její výhodou jsou především malé rozměry. Největší spojky mají kapacitu kolem 300 sváru a až 40 kabelových prostupů. Kabelové spojky mohou být umístěny přímo pod zem, v kabelových komorách multikanálů, připevněny na zeď nebo na sloupy.

24 3 Přístupové sítě FTTx 24 Jakmile je kabel přiveden od rozvodné stanice, je ukončen v optickém rozvaděči, který umožňuje přehlednou organizaci optických vláken a konektorů. Optický rozvaděč je vyráběn v šířce 19 a podle potřebného počtu konektorů se mění jeho výška od 1U do 4U (U Unit). Rozvaděče jsou umístěny do univerzálního stojanu společně s přepínači, media konvertory a dalšími prvky. Datové stojany jsou především využívány pro větší rozvodné stanice s kapacitou až 50 U. Jako domovní rozvodnice poslouží nástěnné skříně, kde mohou být odděleny části pro pasivní optické rozvaděče, aktivní technologie a napájecí baterie. V souvislosti s budováním optických přístupových sítí se stále více využívají nástěnné boxy. Největší mají kapacitu 48 konektorů a jsou vybaveny kazetami pro umístění svárů. Malý optický box je určen pro 4 konektory a účastnická zásuvka slouží k ukončení 2 optických vláken. Díky rychlé montáži, nízkým nákladům a spolehlivosti nachází uplatnění v sítích FTTx. 3.2 Architekrury FTTx Pojem FTTx zahrnuje mnoho architektur a protokolů. Ve skutečnosti jsou tímto pojmem označovány i DSL a HFC sítě, protože využívají alespoň částečně optická vlákna. Z toho důvodu je vhodné rozdělit sítě FTTx podle hloubky penetrace optického vlákna k uživateli. Při budování optických sítí je cílem přivést optické vlákno co nejblíže ke koncovému zákazníkovy a poskytnout mu tak širokopásmové připojení. Projekty FTTx sítí mají hlavní odlišnost ve fyzické architektuře, proto rozlišujeme sítě typu: FTTN (Fibre To The Node) FTTC (Fibre To The Curb) - Vlákno do uzlu - Vlákno k obrubníku FTTP (Fibre To The Premises) - Vlákno k areálu FTTB (Fibre To The Building) - Vlákno do budovy FTTH (Fibre To The Home) - Vlákno do domu Varianta FTTN bývá také označována jako vlákno do sousedství (neighborhood) nebo vlákno do skříně FTTCab. Jedná se o architekturu, kdy je optické vlákno přivedeno do skříně obsluhující např. celou ulici nebo zástavbu několika domů. Uživatelé jsou ze skříně připojeni klasickou kroucenou dvoulinkou nebo koaxiálním kabelem. Obsluhovaná oblast je většinou do průměru 1,5 km a počítá s připojením stovek koncových účastníků. Optické vlákno do skříně dovoluje přenos širokopásmových služeb. Dále je přenos k uživatelům realizován některou z technik DSL, která určuje výslednou přenosovou rychlost. Taková síť má svoji výhodu především v nízké ceně, ovšem za cenu snížení kvality služeb.

25 3 Přístupové sítě FTTx 25 Optické vlákno přivedené k obrubníku FTTC je mírně odlišnou variantou FTTN. Hlavním rozdílem je umístění rozvodné skříně. FTTC umisťuje skříň blíže obrubníku, kdežto FTTN má skříň umístěnou dále od zákazníků. Co se týče použitého vedení, rozdíl zde žádný není, do skříně je přiveden optický kabel a dále k zákazníkům vede kroucená dvoulinka nebo koaxiální kabel. Počet uživatelů připojených k jedné skříni je několik desítek a obsluhovaná oblast má průměr stovky metrů. Grafické porovnání architektur sítí je znázorněné na Obr Obr. 3.2: Architektury FTTx sítí FTTB optika k budově Sítě typu FTTB využívají nejčastěji architektury Bod-Bod a poskytují optické vlákno zvlášť pro každou budovu nebo blok budov. Optické vlákno je ukončeno nejčastěji v domovním rozvaděči, který vyžaduje napájení aktivních zřízení a ochranu proti přístupu. Rozvaděče jsou

26 3 Přístupové sítě FTTx 26 proto umisťovány do speciálních rozvodných místností, nebo do zamykatelných rozvodných skříní. Jestliže je v budově natažena do každého bytu kabeláž UTP Cat.5, pak se pro připojení využívá sítě ELAN (Ethernet local-area Network) poskytující sdílené přenosové pásmo Mbit/s. Jestliže je k dispozici připojení přes kroucenou dvoulinku, musí být v rozvaděči DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) a poskytuje šířku pásma do 50 Mbit/s. Na území ČR jsou nejčastěji zřizovány sítě tohoto typu, především díky nižším nákladům než u sítí FTTH. Výhodou tohoto řečení je možnost budoucího rozšíření na síť FTTH výměnou lokální časti sítě FTTH optika do domu Sítě FTTH využívají pro přenos telekomunikačního signálu optické vlákno od centrální stanice operátora až do domu uživatele. Nahrazují tak stávající metalická a koaxiální vedení. Ukončení je provedeno v terminálu umístěném v každém bytu nebo domu. Koncové zařízení umožňuje připojit několik PC, telefonů a slouží i k distribuci televizního signálu. FTTH je poměrně nová a rychle rozvíjející se metoda poskytování velmi širokého pásma s přenosovou rychlostí 100 Mbit/s v obou směrech. Vlastní bytový rozvod je nejčastěji realizován UTP kabelem, který poskytuje dostatečnou šířku pásma na malou vzdálenost, ovšem nemůže plně nahradit vlastnosti optického vlákna. Snadnější řešení z pohledu instalace poskytuje bezdrátové (Wi-Fi, WiMAX) připojení, které je na druhou stranu nedostatečné pro přenos HDTV videa. Pokud je optické vlákno přivedeno až na stůl, mluvíme o síti FTTD (Fibre To The Desk) a FTTO (Fibre To The Office). Díky vysokorychlostnímu optickému připojení může být součastně obsluhováno mnoho uživatelů internetu a několik telefonních hovorů v rámci kanceláře, nebo je možné zároveň sledovat živé televizní vysílání a stahovat nejnovější filmy, a to vše ve vysokém rozlišení HDTV. Někdo si může pomyslet, že nové technologie optických vláken není stále potřeba, když máme různé varianty DSL připojení poskytující dostatečnou šířku pásma. V dnešní době se technologie nezadržitelně řítí kupředu. Stávající metalické připojení postačuje na prohlížení krátkých videí serveru You Tube, ale uživatelé začínají sledovat televizní vysílaní, zprávy a sportovní pořady na internetu a požadují vysokou kvalitu obrazu. Není důvod tedy k zastavení vývoje u DSL připojení, ale je potřeba implementovat nové technologie. Optické připojení umožňuje nejen stahování množství hudby a oblíbených pořadů, ale také sdílení domácích videí s přáteli, interaktivní domácí studium, sdílení lékařských informací za účelem vzdálených konzultací a vývoje. Poskytovatelé by měli myslet dopředu a snažit se zavádět nové technologie. K tomu je však nutná značná finanční výpomoc státu, protože malí IPS (Internet Service Provider) nejsou

27 3 Přístupové sítě FTTx 27 schopni pokrýt veškeré náklady spojené s vybudováním zcela nové infrastruktury. Dalším problémem mohou být vyšší poplatky za poskytování služeb. V nových domovních zástavbách je zbytečné zavádět technologie, které za pár let budou nedostačující a výměna metalických kabelů za optiku představuje jen další zbytečné náklady. Jako částečné řešení může být položení HDPE trubek pro budoucí zafouknutí optických mikrokabelů. 3.3 Topologie optických přístupových sítí Rozmístění optických vláken v přístupové síti může být dosáhnuto mnoha způsoby. Existuje mnoho přístupových technologií označovaných jako FTTx, ale jde vždy o nějakou kombinaci optického vlákna, metalického kroceného nebo koaxiálního vedení. Tyto technologie nejsou schopny poskytnout takové vlastnosti jako sítě FTTH. Ty jsou v přístupové části kompletně vystavěny na optických vláknech a rozlišují dvě specifická uspořádání. U první je optické vlákno dovedeno ke každému uživateli v přístupové síti. Topologie je označována termíny Bod-Bod nebo AON (Active Optical Network). V druhém případě je jedno optické vlákno z OLT sdíleno několika uživateli ONU/ONT. Rozdělení signálu se realizuje pomocí pasivních odbočnic. Každá topologie má své výhody i nevýhody vztahující se k pořizovacím nákladům, šířce přenosového pásma a použitým zařízením.[7] Sítě Bod-Bod Sítě typu Bod-Bod (P2P Point to Point) jsou charakteristické použitím jednoho optického vlákna a jednoho vysílacího laseru pro každého účastníka. Z pohledu návrhu se jedná o nejjednodušší FTTH síť. Několik způsobů připojení je na Obr V centrální stanici je umístěn OLT pro distribuování telekomunikačních služeb, nebo Head End v případě poskytování kabelové televize. Optické vlákno může být vedeno z OLT přímo k uživateli, nebo může být na trase umístěn aktivní optický přepínač, který však musí být nějakým způsobem napájen. Optická vlákna se používají nejčastěji jednovidová dle doporučení ITU-T G.652.D nebo G.657.A, pokud požadujeme lepší mechanické vlastnosti. Mnohovidové vlákno se používá v ojedinělých případech. Pro simplexní přenos z OLT k ONU (dopředný směr) se využívá vlnová délka 1490 nm, pro zpětný směr 1310 nm a televizní signál je distribuován po vlnové délce 1550 nm. Jinou možností je použití duplexní linky a vlnové délky 1310 nm pro oba směry po každém vláknu. Použití samotného optického vlákna pro každého uživatele poskytuje značně široké přenosové pásmo vhodné pro multimediální data. Pokud jsou na trase použity aktivní prvky pro rozdělování a směrování dat, pak se sítě označují jako aktivní. Aktivní sítě mají veškeré prvky elektronické a umožňují připojení

28 3 Přístupové sítě FTTx 28 vzdálenějších uživatelů i na vzdálenosti kolem 80 km. Svoje výhody mají aktivní prvky v možnosti vzdálené konfigurace a dohledu. Optické přepínače najdou své uplatnění při poskytování živého vysílaní IPTV všem uživatelům. Díky schopnosti multicastového vysílání je možné přenášet do přepínače jeden datový tok a snížit tak přenosovou kapacitu optického vlákna vedeného z centrální stanice. [7] Obr. 3.3: Topologie Bod-Bod Sítě Bod-Multibod Sítě Bod-Multibod (P2MP Point to Multipoint) jsou charakteristické rozdělováním optického vlákna a sdílení jeho přenosové kapacity mezi několik uživatelů. Optické vlákno je nejčastěji děleno poměrem od 1:16 do 1:32. Z toho plyne, že šířka přenosového pásma optického vlákna jdoucího z centrální stanice je rozdělena mezi skupinu uživatelů. Rozdělování signálu je realizováno pomocí optických odbočnic a přirozeně představuje zvýšení útlumu v síti. Maximální počet odbočení je limitován vysílacím výkonem. Tyto sítě nevyužívají k rozdělování signálu aktivní prvky a jsou označovány jako pasivní optické sítě PON (Pasive Optical Network). Pasivní optické sítě mají dosah kolem km, protože v odbočnicích nedochází k žádnému zesilování signálu, jako tomu je u aktivních prvků. Z pohledu přístupových sítí je však tato vzdálenost dostačující k pokrytí většiny populace. Obr. 3.4 ilustruje možnosti realizace PON sítí. Použité vlnové délky jsou shodné s topologií Bod-Bod, tedy pro dopředný směr je to 1490 nm, pro zpětný směr 1310 nm a pro televizní signál 1550 nm. Optická vlákna jsou výhradně jednovidová. Zřizovatelé budující PON sítě mají na výběr různé uspořádání architektury Bod-Multibod. Mohou se rozhodnou mezi centralizovaným a distribuovaným (kaskádním) dělením. Centralizované dělení je charakteristické tím, že jsou všechny hlavní optické odbočnice umístěny